对预应力混凝土箱梁桥应力设计方法的探讨

在调查既有预应力混凝土连续箱梁桥开裂状况和裂缝形态的基础上,较全面地分析了引起箱梁受力开裂的原因。指出现阶段桥梁设计中采用的平面杆系程序,对箱梁局部应力估算的不准确是导致箱梁受力开裂的主要原因。根据箱梁结构的受力特点,提出采用应力设计方法解决预应力混凝土箱梁的受力开裂问题。通过实桥算例分析,论证了箱梁空间应力状态分析对保证箱梁桥结构安全的必要性。     

基于预应力混凝土组合单元的箱梁桥应力研究

预应力混凝土(PC)箱梁桥空间效应明显,其顶板、腹板和底板的受力相互影响,基于平面杆系计算模型获得的箱梁结构应力与实际应力情况有差异.为此,研究中采用实体退化壳元模拟混凝土,杆单元模拟预应力束,建立了预应力混凝土组合单元;并以一座典型预应力混凝土箱梁桥为研究对象,结合施工过程模拟,建立了平面杆系和带预应力钢束的实体退化...     

波形钢腹板组合箱梁的顶板横向受力有效分布宽度试验研究

为了研究波形钢腹板组合箱梁顶板的横向应力有效分布宽度,制作了2根波形钢腹板组合箱梁的试验模型,对其横向内力进行了实际测定,并利用有限元进行了数值分析。分析结果表明,对于波形钢腹板箱梁的顶板和悬臂翼板,其横向受力的有效分布宽度均大于现行规范值。从而说明现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中关于箱梁顶板和悬臂翼板横向受力有效分布宽度的有关规定,对波形钢腹板组合箱梁设计是安全的。     

连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析

针对可能造成某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板斜裂缝的几种主要因素进行了敏感性分析,同时对平面杆系计算时无法考虑的箱梁横向受力的不利影响,采用MidasFEA进行了空间受力分析.分析指出纵向、竖向预应力有效性的降低及活载超载是造成腹板斜裂缝的主要原因之一;在计算腹板主拉应力时考虑箱梁横向受力引起的竖向拉应力的叠加效应会使腹板内侧某些区域的竖向压应力完全被抵消,进而导致腹板出现斜裂缝;同时指出箱梁内外温差变化,是产生竖向拉应力的主要因素.     

在役大悬臂箱梁桥顶板加劲腋纵向开裂成因分析

以某大跨度连续箱梁桥梁体顶板加劲腋纵向开裂为背景,建立考虑悬臂施工和成桥运营阶段的大桥三维实体有限元模型,分析了横向预应力张拉、挂篮前移、施工不平衡堆载、重车偏载、梯度温度等不同荷载工况对箱室顶板加腋处横向应力分布的影响。结果表明,施工/运营阶段最大组合应力接近混凝土抗拉强度标准值,对大悬臂箱梁,横向预应力张拉是引起梁体纵向裂缝的主要原因。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的模型试验研究

根据工程实际需要,提出横向分段施工预应力混凝土斜箱梁结构的施工方式,并对此施工方式的箱梁桥和整体浇筑的箱梁桥进行模型试验研究与有限元计算。通过各种工况的试验加载,及对实测得到的试验数据（挠度和应变）数理统计、图表分析比较和相应的有限元分析,定量比较了两者的受力性能差异,即混凝土开裂前,横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的挠度比整体浇筑斜箱梁的挠度约大5．3％,纵向应变比整体浇筑斜箱梁的纵向应变大13．5％,湿接缝的纵向应变是整体浇筑施工斜箱梁的纵向应变的59％。横向分段施工预应力混凝土斜箱梁截面上存在着预应力的应力重分布,此重分布应力对湿接缝的混凝土受拉变形产生了抑制作用,且现有的有限元通用程序尚无法计算此应力重分布值的大小、     

预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程空间分析

结合混凝土连续梁桥设计和有限元理论,运用有限元分析程序ANSYS,对一座典型的3跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥施工过程进行空间受力分析,讨论了悬臂施工各阶段预应力效应和温度变化对空间应力分布的影响。     

箱梁桥沥青摊铺温度实测及其顶板横向效应分析

高温沥青摊铺作为沥青混凝土桥面施工的一个环节,会对混凝土箱梁顶板的横向受力产生不利影响。该文首先提出沥青摊铺时的温度梯度分布模式,然后结合某桥沥青摊铺时的温度实测数据,得到顶板表面在接触传导后的当量温度值,并利用实体有限元进行了混凝土箱梁顶板的横向应力分析。结果表明:沥青摊铺会在箱梁顶板产生较大的横向拉应力,增设调平层能有效减少混凝土箱梁顶板在沥青摊铺时的温度效应,有利于防止箱梁顶板的纵向开裂。     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

大跨PC宽幅箱梁顶板横向计算分析

以某(45+2×80+45)m大跨PC连续刚构桥(箱梁顶板宽12.5 m)为工程背景,建立箱梁横向框架空间网格模型,对其箱梁顶板横向受力进行分析与计算,得出大跨PC宽幅箱梁横向计算参数计算与结构截面验算的技术要点,提出大跨PC宽幅箱梁桥顶板横向设计宜按全预应力砼构件设计、应满足A类预应力砼构件设计要求的建议。     

钢筋混凝土箱梁顶板横向受力有效分布宽度的塑性分析

为了研究普通钢筋混凝土箱梁行车道板在塑性阶段的横向受力特征,得到箱梁顶板基于塑性理论的横向受力有效分布宽度的取值方法,制作了2个钢筋混凝土箱梁试验模型,对其上的2块顶板进行跨中局部加载并观测混凝土箱梁顶板从开裂到破坏的全过程,得到箱梁顶板的塑性铰线分布形式和极限荷载大小。基于2块顶板的破坏模式提出箱梁顶板的塑性分析模型;基于塑性铰线理论的极限分析推导了钢筋混凝土箱梁顶板在局部荷载作用下的极限荷载和塑性横向受力有效分布宽度的计算公式,并以试验结果验证其适用性;最后将试验结果和理论值与国内外相关桥梁设计规范的取值进行比较。研究结果表明:采用极限平衡法可以较好地确定钢筋混凝土箱梁顶板的极限承载力和塑性横向受力有效分布宽度;提出的简化破坏模式能刻化钢筋混凝土箱梁顶板在塑性阶段的横向受力特征;箱梁顶板在局部荷载作用下进入塑性阶段后,其横向受力有效分布宽度的大小与弹性阶段相比存在明显区别,极限状态下箱梁顶板基于塑性分析的横向受力有效分布宽度约为弹性解的2倍。     

预应力混凝土曲线箱梁桥受力性能分析

针对预应力混凝土曲线箱梁桥弯扭耦合明显的受力特点，建立一个两跨预应力混凝土曲线箱梁的有限元模型，通过分析其在自重、预嘘力及复合荷载下截面应力和位移的分布，考察曲线箱梁桥的受力性能。     

弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析

以上海市中环线工程为工程背景 ,讨论了宽跨比较大的弧形底单箱多室箱梁在横向预应力作用下的受力特性。建立空间有限元模型分析横向预应力的空间效应 ,分别讨论了横梁和顶板中横向预应力对结构的影响 ,得出箱梁横向应力沿结构纵向和横向的分布规律。     

大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究

为研究主要荷载对大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力的影响程度,以(58+100+58)m三跨变截面预应力混凝土连续刚构箱梁弯桥——坞家湾大桥为工程背景,利用MIDAS/FEA3.6建立全桥精细化实体模型,分析该桥在自重、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度作用下,曲线箱梁横截面顶底板法向正应力的横向分布规律。结果表明,对称布置的预应力束对曲线箱梁桥内、外两侧正应力大小影响不等;桥梁宽度较小时,受车辆偏载情况影响不明显;正应力大小在混凝土收缩徐变作用下受挂篮施工周期影响明显;温度对三跨连续刚构桥中跨影响不明显,对边跨底板影响较大。     

小半径曲线刚构-连续梁桥单箱双室主梁合理构造设计研究

为了解小半径曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥弯扭耦合作用效应,指导主梁合理构造设计,以莫桑比克某跨海大桥北引桥(小半径多跨曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥)为研究对象,采用MIDAS Civil软件建立该桥整体模型,采用ANSYS软件建立局部实体模型,计算不同顶板厚度箱梁的扭转受力性能,分析弯扭作用下箱梁断面各部位剪力分布规律。结果表明:箱梁约束扭转产生的翘曲正应力相对弯曲正应力较小,设计时可忽略不计;顶板整体加厚可降低顶板扭转剪应力和翘曲正应力,可分别降低24%、33%;扭矩对两侧边腹板剪力存在差异影响,对内侧边腹板影响较大,不利影响达40%,弯桥设计时腹板厚度应按受力最不利的内侧腹板控制。     

某大桥箱梁底板开裂成因计算分析

基于某大桥的裂缝分布状况,应用有限元分析方法,对该桥成桥状态下的2号箱梁的受力状态进行分析,结果表明:温度和混凝土收缩徐变是箱梁底产生横向裂缝的主要因素,且考虑体系温度、温度梯度荷载作用下中跨两端靠近桥墩的箱梁底板的拉应力不满足规范对部分预应力A类构件的应力限值。     

弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析

以上海市中环线工程为工程背景,讨论了宽跨比较大的弧形底单箱多室箱梁在横向预应力作用下的受力特性。建立空间有限元模型,分析横向预应力的空间效应,分别讨论了横梁和顶板中横向预应力对结构的影响,最后得出箱梁横向应力沿结构纵向和横向的分布规律,供设计人员参考。     

大跨度预应力混凝土连续箱梁0~#块抗裂分析

大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂恶化了箱梁的受力条件,还降低了桥梁混凝土的耐久性,导致箱梁结构安全度严重降低。因此有必要开展大跨度预应力混凝土连续箱梁混凝土抗裂计算分析。在介绍弹塑性有限元分析基础上,运用体杆耦合有限元模型模拟预应力钢筋,温度模式分别参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）和新西兰桥规,开展S249京杭运河特大桥主桥大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块混凝土应力的精细化仿真分析,分析竖向预应力未损失和全部损失工况下的混凝土抗裂性能,发现在竖向预应力全部损失工况,箱梁0#块箱梁腹板顶部加腋处出现较大的主拉应力,导致该处混凝土开裂。因此,在施工中要确保竖向预应力的有效性。     

大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块抗裂分析

大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂恶化了箱梁的受力条件,还降低了桥梁混凝土的耐久性,导致箱梁结构安全度严重降低.因此有必要开展大跨度预应力混凝土连续箱梁混凝土抗裂计算分析.在介绍弹塑性有限元分析基础上,运用体杆耦合有限元模型模拟预应力钢筋,温度模式分别参照<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62-2004)和新西兰桥规,开展S249京杭运河特大桥主桥大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块混凝土应力的精细化仿真分析,分析竖向预应力未损失和全部损失工况下的混凝土抗裂性能,发现在竖向预应力全部损失工况,箱梁0#块箱梁腹板顶部加腋处出现较大的主拉应力,导致该处混凝土开裂.因此,在施工中要确保竖向预应力的有效性.